Aqu @teach : Murs vivants
Les murs vivants sont souvent utilisés en architecture pour apporter des avantages esthétiques, écologiques et environnementaux dans les zones urbaines. Les panneaux modulaires, constitués de récipients en plastique polypropylène ou de tapis géotextiles, soutiennent des plantes qui offrent des avantages non seulement sur le plan visuel, mais aussi sur le plan de l’agrément, de la biodiversité, de l’efficacité thermique et de l’amélioration des polluants atmosphériques, le tout pour un très faible encombrement au sol (Manso & Castro- Gomes 2015 ; Perini et al. 2013.
Deux universités étudient le potentiel de murs vivants pour cultiver des cultures comestibles à l’aide de l’aquaponie. Une série d’expériences ont été menées à l’Université de Greenwich, au Royaume-Uni, pour identifier le type de système le plus approprié et le meilleur milieu de culture (Khandaker & Kotzen 2018). La première expérience a utilisé un panneau Terapia Urbana Fytotextile vivante. Ce système de panneaux modulaires semi-hydroponiques est fabriqué à partir d’un tissu géotextile breveté composé de trois couches de matière synthétique et organique dont le PVC, le Fytotextile et le Polyamide. Chaque mètre carré peut contenir jusqu’à 49 plantes dans des poches individuelles. Selon les espèces végétales cultivées, environ 98 plantes/m2 peuvent donc être cultivées en utilisant les éléments de ce système de paroi vivante, contre 20 à 25 feuilles par mètre carré dans un système horizontal. Le panneau de feutre était fixé à un mur extérieur orienté vers l’est et planté de sept plantes différentes (épinards, basilic, chicorée, pois asperges, laitue, menthe et tomate) dans sept milieux de culture différents (laine minérale de qualité horticole, vermiculite, charbon de bois, fibre de coco, mousse de sphaigne, algues cultivées en étang, paille). Chaque espèce végétale était disposée verticalement en colonnes, et le milieu de croissance était disposé horizontalement en rangées (figure 18). L’eau a été pompée jusqu’à un tuyau d’irrigation goutte à goutte interne à partir d’un réservoir aquaponique de substitution avec des nutriments hydroponiques ajoutés. L’eau coulait ensuite à l’arrière du panneau où elle était mise à la disposition du substrat et des racines de la plante. L’excès d’eau coulait du fond du panneau mural vivant dans une gouttière, puis de retour au réservoir d’eau (Khandaker & Kotzen 2018).
Figure 18 : Le mur vivant Terapia Urbana (Photos : M. Khandaker)
Les résultats de la première expérience ont montré que la laine minérale et la vermiculite étaient les meilleurs substrats, ce qui se traduit par un rendement plus élevé et une meilleure croissance des racines. Les plantes situées en haut et le long des côtés ont le meilleur rendement, ce qui suggère que l’éclipsage était un problème pour les plantes au milieu du mur. Cependant, le principal problème avec ce type de mur vivant était que les racines des plantes poussaient dans le géotextile, ce qui rendait la récolte difficile. Si l’on devait cultiver des variétés coupées et revendues, ce ne serait pas un problème (Khandaker & Kotzen 2018).
La deuxième expérience a été mise en place à côté de l’expérience 1 en utilisant le système de pots Green Vertical Garden Company (GVGC). Les pots individuels étaient fixés à un panneau de treillis d’armature en acier inoxydable, avec cinq rangées horizontales et huit colonnes verticales de pots. Une seule plante (basilic) a été utilisée sur toute la paroi vivante, avec différents milieux de culture utilisés dans les colonnes verticales (deux colonnes chacune d’hydroleca, de vermiculite, de laine minérale de qualité horticole et de fibre de coco) (figure 19). Le système a été irrigué à l’aide d’un tuyau d’irrigation pour fournir de l’eau riche en éléments nutritifs à la rangée supérieure de pots, puis l’eau a traversé chaque pot jusqu’à celui en dessous par l’intermédiaire d’un petit tube d’irrigation à partir d’un trou situé au fond de chaque pot. La troisième expérience a utilisé le système GVGC et une plante (chicorée) plantée en deux colonnes chacune d’hydroleca, de vermiculite, de laine minérale de qualité horticole et de fibre de coco (Khandaker & Kotzen 2018).
Dans les deuxième et troisième expériences, le basilic et la chicorée ont obtenu les meilleurs résultats dans la fibre de coco et la laine minérale. Il y a des avantages et des inconvénients à l’utilisation de ces deux substrats. Bien que la fibre de coco et les racines à l’intérieur puissent être compostées facilement, des blocages peuvent se produire si elle est utilisée dans un système doté de petits tuyaux d’irrigation. La laine minérale de qualité horticole fonctionne bien, mais elle ne peut pas être facilement recyclée et est donc susceptible d’être considérée comme moins durable. L’hydroleca et la vermiculite étaient plus difficiles à travailler, car le matériau était facilement déplacé à la plantation et à la récolte. Encore une fois, l’éclipsage a fait pousser moins bien les plantes au milieu du mur (Khandaker & Kotzen 2018).
Figure 19 : Le mur vivant de la Green Vertical Garden Company Photos : M. Khandaker
Des chercheurs de l’Université de Séville, en Espagne, ont comparé la performance d’un système de paroi vivante en feutre avec des systèmes NFT et DWC à petite échelle pour la culture de laitues et de poissons rouges en serre (Peréz-Urrestarazu et al. 2019). Le système de paroi vivante est composé de deux couches, l’externe faite d’un matériau poreux pour favoriser l’aération des racines, et l’intérieur de géotextile qui aide à distribuer l’eau. Le panneau était incliné à 20° par rapport au plan vertical. Les poches de plantation étaient remplies d’argile expansée afin de favoriser une meilleure aération de la zone racinaire, étant donné que le feutre était destiné à recevoir de l’eau en tout temps. Bien que le mur vivant ait une capacité maximale de 20 plantes/m2, toutes les poches n’ont pas été utilisées pour avoir une densité de plantation équivalente aux deux autres systèmes. En termes de productivité de l’usine, le mur vivant a eu les pires performances des trois systèmes. Cela peut être dû en partie à un afflux de rayonnement plus faible en raison de la nature verticale de l’espace de croissance, même s’il avait une légère pente. Alors que l’eau était distribuée à travers le feutre, le taux d’évaporation était élevé, et l’argile expansée à l’intérieur des poches ne recevait pas suffisamment d’eau et de nutriments, en raison de la pente ; un substrat ayant une action capillaire plus grande, comme la perlite, aurait pu aider à atténuer ce problème. Un autre problème était la croissance des algues sur le feutre, causée par l’environnement humide et les niveaux élevés de nutriments et de lumière. Cela a entraîné une concurrence avec la culture, ce qui a entraîné une augmentation de la consommation d’eau, a causé des obstructions dans les émetteurs d’irrigation et a exigé plus d’heures pour l’entretien du système. En ce qui concerne la production de poissons, le système de murs vivants a surperformé les systèmes NFT et DWC. C’est probablement parce que l’eau a dû être réapprovisionnée plus fréquemment en raison du taux élevé d’évaporation, ce qui a permis d’améliorer la qualité de l’eau (Peréz-Urrestarazu et al. 2019).
Les résultats des études expérimentales de Khandaker & Kotzen 2018 et Peréz-Urrestarazu et al. 2019 suggèrent que Les murs vivants géotextiles peuvent ne pas être le type de système le plus approprié à utiliser pour l’aquaponie verticale, malgré le nombre potentiellement élevé de plantes qui peuvent y être cultivées par rapport à la surface occupée, en raison des problèmes de croissance des algues, de la biomasse et du rendement inégales et des difficultés de récolte les plantes. En outre, il est important de garder à l’esprit que la plupart des géotextiles sont constitués d’un polymère de la famille des polyoléfines, du polyester ou du polyamide, et d’additifs pour améliorer leur stabilité. Au fil du temps et dans diverses conditions, le polymère peut se dégrader en particules microplastiques, qui pourraient être ingérées par les poissons. Généralement, une température ambiante plus élevée accélère le taux de dégradation, et différents mécanismes de dégradation peuvent agir en synergie. La lixiviation des additifs est également probable lorsque des particules de plastique de taille micro ont été formées, et peut même provenir de matériaux non dégradés, car les additifs ne sont souvent pas liés de façon covalente à l’épine dorsale du polymère (Vé Wiewel & Lamoree 2016). L’écotoxicologie d’une paroi vivante géotextile doit donc être testée avant d’être utilisée avec un système aquaponique. Un géotextile fabriqué à partir de biopolymères fabriqués à partir de fibres naturelles, comme le jute et la noix de coco, serait plus approprié qu’un géotextile synthétique. D’autres types de murs vivants pourraient également convenir, comme le système hydroponique produit par Biotecture, qui consiste en panneaux de plastique rigides remplis de laine de roche de qualité horticole.
*Copyright © Partenaires du projet Aqu @teach. Aqu @teach est un partenariat stratégique Erasmus+ dans l’enseignement supérieur (2017-2020) dirigé par l’Université de Greenwich, en collaboration avec l’Université des sciences appliquées de Zurich (Suisse), l’Université technique de Madrid (Espagne), l’Université de Ljubljana et le Centre biotechnique Naklo (Slovénie) . *